Az antibiotikumoknak ellenálló baktériumok az egészségügy egyik komoly kihívása, nem véletlenül próbálkoznak jó páran új elven működő baktériumölő szerek készítésével. Egy friss cikk viszont igazi különlegesség: az első és utolsó szerzői a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban és a Ljubljanai Egyetemen dolgoznak, igazi európai fejlesztésről beszélhetünk hát.
Az antibiotikumoknak ellenálló baktériumtörzsek megjelenése egyre komolyabb veszélyt jelent világszerte, köszönhetően az antibiotikumfejlesztés leállásának. Néhány baktériumtörzs ellen már tehetetlenek az orvosok, hiszen minden elérhető gyógyszernek ellenáll. Camilo Barbosa és munkatársai egy egészen szokatlan megoldást írtak le a Plos Biology lapban: Azt vizsgálták, mennyire hatékonyak a különböző antibiotikumok párosával alkalmazva. Az, hogy egyszerre két-három antibiotikummal kezeljünk egy fertőzést körülbelül azóta lebegő ötlet, amióta a második ilyen szert felfedezték, de ez a megoldás mégsem terjed el széles körben, egy-két nevezetes kivételtől eltekintve (malária, HIV, tuberkulózis) nem használják. Az akadálya az evolúció, a kórokozók folyamatosan evolválnak, ha már két hatóanyaggal szemben ellenállóak, hamar megjelennek a kettő ellen egyszerre ellenálló törzsek is.
A pókselyem fantasztikus anyag, egy fehérjefonál, tehát biológiailag lebontható, mégis erősebb az acélnál. Elég sokoldalúan felhasználható, a sebészetben, golyóálló mellényekben, célzókészülékekben próbálták eddig ki, de nyilván számos más értelmes dologra is jó lenne. Egyetlen aprócska hátránya akad: A pókok elég nehezen tarthatóak ipari körülmények között, így a pókselyem bár elméletileg sokoldalú nyersanyag, igazából sohasem játszott semmilyen komoly szerepet sem.
Azonban úgy tűnik, ez lassacskán megváltozik. A japán Spiber cég nagy dobásra készül: A pókselymet alkotó fehérjét GM-baktériumban termeltették meg és valahogyan fonalat szőttek belőle. Nyilván az egész találmánynak ez a legkényesebb része, erről írnak a legkevesebbet. Viszont az eredmény lenyűgöző: 2016 -ban a boltokba kerül a fenti képeken látható North Face kabát, ami GM-baktériumok által termelt pókselyemből készült. Nyilván én azt remélem, hogy ez legalább akkora forradalmat indít majd el, mint az első baktériumban termelt inzulin az orvostudományban, de majd idővel úgyis elválik. Mindenesetre ha a kedves olvasók jövő karácsonyra ajándékot szeretnének nekem venni, előre szólok, hogy egy Moon Parkánál semminek sem örülnék jobban.
Az USA Földművelésügyi Minisztériuma (USDA – US Department of Agriculture) pénteken nagy jelentőségű bejelentést tett: Két új, GM-almafajtát teljesen szabadon termeszthetővé nyilvánított, ezek Arctic Granny és Arctic Golden néven kerülnek majd forgalomba. Számunkra ez a hír több okból is érdekes, ugyanis elég jól rávilágít a jelenlegi GM-szabályozás idióta voltára.
Az Arctic találmány pofonegyszerű, ha megsértesz egy almát, egy polifenol oxidáz (PPO) nevű enzim elbontja a sérülés helyén található polifenolokat, így védekezik a növény a sérülésen keresztül bejutó mikróbák ellen, de közben megbarnul. Ezzel egyetlen probléma akad, a barna almát már a kutya sem veszi meg, így évente jelentős mennyiségű almát egyszerűen kidobunk, mert ugyebár a fogyasztók fehéret szeretnének, senki sem vesz pénzért csökkent minőségű almát. Ezen elég könnyű segíteni, az alma barnulását okozó polifenol oxidázt kódoló gén ismert, egy egyszerű eljárással a genomba juttatható egy új gén, ami ennek a génnek egy szakaszáról termel kettősszálú RNSt a sejtben, ami csökkenti az almában eleve meglővő gén kifejeződését is, PPO hiányában pedig nem barnul meg az alma, tovább eladható, vagyis kevesebbet kell belőle kidobni, csökken az álelmiszerpazarlás, ezzel az almatermelés környezeti terhelése, nő a fenntarthatósága. Ezt géncsendesítésnek, vagy RNS inhibíciónak nevezik, teljesen általános jelenség az élővilágban. Mondhatni a tudományos oldala egyszerű, unalmas.
A bioüzemanyaggyártás legnagyobb hátránya nyilván az, hogy alapvetően olyan nyersanyagokból dolgozik, amelyket mi emberek meg is tudnánk enni, vagy legalább néhány malacot felhizlalnánk rajta, így a bioüzemanyag gyártás az élelmiszerellátással verseng. Meg lehet oldani a dolgot zsírsavakat termelő algákkal is, ám ez esetben elég nehéz hozzájutni a végtermékhez, mivel először be kell darálni a szárított algát, így az így nyert biodízel olaj költségének 70-80% -át viszi el a feltárás. Ugyan ismertek olyan rendszerek, ahol E. coli baktériumokkal termeltettek szabad zsírsavakat, de azok növekedéséhez meg ugye cukor szükséges, ugyanaz a gond velük, mint a bioetanollal. A mai cikk szerzői Xinyao Liu és munkatársai úgy érzik, átvágták a gordiuszi csomót: Génmódosított kékmoszatokkal termeltettek szabad zsírsavakat.
Az alapötlet onnan jött, hogy a Cyanobacteriumok ugyan sok zsírsavat termelnek, ám ezeket nem juttatják a környezetükbe, így alapesetben ezekből sem lehetne gazdaságosabban kivonni, mint a már használt rendszerekből. Viszont a már korábban leírt E. coli rendszerek mintájára rávehetőek, hogy zsírsavakat juttassanak a környezetükbe, amelyeknek az előállításához szükséges energiát napfényből nyerjék, a szükséges szenet pedig a légkörben található szén-dioxidból. Az elkészült törzset viccesen Sun Devilnek, vagyis Napördögnek keresztelték, az első ábrán ennek az elkészülte látható. Az biztos hogy dolgoztak vele, mert jó pár helyen módosítani kellett a törz genomját, mire összeállt az olajtermelő kékalga. A törzs által termelt biomassza 13% -át teszik ki a szabad zsírsavak, ezek láthatóak fehér habként a második ábra bal oldalán és kis gömböcskékként a jobb oldali mikroszkópos képen. Ezek kitermelésben annyit jelentenek, hogy a legjobb termelő törzsük literenként kétszáz milligramm szabad zsírsavat termelt. Ez az érték nyilván elég alacsony, a cikk nem is tartalmaz számításokat, ami alapján meg lehetne becsülni, mégis mennyibe kerül egy adag ilyen olaj, nyilván a megoldás a lényeg benne, hogy génmódosított élőlények egészen újszerű termékek előállítására is képesek, ezzel megkerülhetőek egész iparágakat béklyózó biológiai szükségszerűségek is.
Liu, X., Sheng, J., & Curtiss III, R. (2011). Fatty acid production in genetically modified cyanobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(17), 6899-6904.
Az omega-3 hosszú láncú, többszörösen telítetlen zsírsavak az utóbbi időben jöttek divatba, a legtöbb helyen az örök élet zálogaként tekintenek rájuk, ennek következtében a kereslet is hirtelen megugrott irántuk. Viszont tengeri halakból vonják ki őket, így a halászat és a vízikultúra óriási terhet ró a környezetre. Nyilván sokkal egyszerűbb lenne, ha más forrásból is nyerhetnénk omega-3 zsírsavakat, nem kéne hozzá túlhalászni az utolsó néhány még meglévő tengeri élőhelyet. Nyilván az új forrásnak fenntarthatónak és bővíthetőnek kellene lennie, különben semmivel sem leszünk előrébb vele. Noemi Ruiz-Lopez és munkatársai úgy gondolják, hogy ők találtak egy ilyen alternatív forrást: A sárgarepce magvas gomborka (Camelina sativa) genomba juttatták az omega-3 zsírsavak szintéziséhez szükséges enzimeket, így a növény termeli meg a szükséges zsírsavakat.
Már elég sokat írtunk a MucoRice platformról, de még mindig nem elég, nagyon úgy tűnik, hogy egy eléggé széles körben használható és kifejezetten sokoldalú fehérjetermelő rendszert sikerült kifejleszteni a japánoknak. Az alapja annyi, hogy gátolják a rizsszemben legnagyobb mennyiségben termelődő két fehérjét kódoló gén kifejeződését, helyette a kívülről bejuttatott transzgének által kódolt fehérjék termelődnek a rizsszemben. Ennek a módszernek előnye a nagy kitermelés, hiszen a MucoRice rizzsel semmit sem kell csinálni, csak vetni-aratni, ahogy minden más rizst is, ráadásul a jelek szerint a rizs legalább egy évig eláll minden különösebb tárolás nélkül, nyilván ez elmondhatatlan előny bármilyen más rekombináns fehérjetermelő rendszerhez képest. Ráadásul a termelt fehérje kinyeréséhez egyszerűen csak meg kell őrölni a rizst és sós vízbe áztatni, hogy a termelt rekombináns fehérje oldatba kerüljön.
A védőoltások léte az orvostudomány egyik legnagyobb eredménye. A kérdés az, hogy lehetne -e még javítani rajtuk valamit? Az első és kézenfekvő megoldás, hogy bár a jelenlegi védőoltásokat injekcióstűvel adják be, ezzel az egész szervezetre kiterjedő hatékony ellenanyagválaszt váltanak ki, de meg lehet -e oldani injekció nélkül? Az orális védőoltásokat, mint a nyelvük is mutatja, szájon át adják és hatékony immunválaszt váltanak ki a nyálkahártyákon. A védőoltások másik hátránya, hogy általában hűtve kell őket tárolni, ami sok harmadik világbeli országban nehezen megoldható, nyilván ezek lényegesen olcsóbbak lennének, ha nem kellene őket hűteni.
Nyilván számos előnye lenne annak, ha a védőoltásokat növényekben lehetne előállítani, például eleve lényegesen olcsóbbak lehetnének, hiszen nem kellene őket tisztítani és hűteni, nem kellene hozzájuk injekciós tű és fecskendő sem.
Yoshizaku Yuki és munkatársai a már ismertetett MucoRice rendszerhez nyúltak, ezzel rizsben termeltették meg meg a kolera toxin B alegységét. Kipróbálták, legalább másfél évig hűtés nélkül is megőrzi a minőségét az így termelt rizs, tehát a harmadik világ országaiban is könnyűszerrel eltartható. Mivel a kolera toxin B alegysége önmagában is immunválaszt vált ki, erős adjuváns, így egyebet nem is kellett a rizshez adni az immunizáláshoz.
Kipróbálták mi történik, hogy ha egereket ezzel a MucoRice-CTB -vel immunizálnak, majd kolera toxint etetnek velük? Nem meglepő módon az immunizálatlan egereknek nagyon erősen menni kezdett a hasa, az immunizált egereknek pedig csak nagyon kevéssé. Ez látható az ábrán, a fekete oszlopok az egerek beléből távozó hasmenés mennyiségét ábrázolják, ezek alapján úgy tűnik, hogy a MucoRice-CTB véd a kolerától. Természetesen az elterjedése előtti legfőbb akadály, hogy bizony ez GMO -nak számít, így a világ egy jelentős részén eleve sohasem kap majd termesztési engedélyt.
Yuki, Y., Tokuhara, D., Nochi, T., Yasuda, H., Mejima, M., Kurokawa, S., … & Kiyono, H. (2009). Oral MucoRice expressing double-mutant cholera toxin A and B subunits induces toxin-specific neutralising immunity. Vaccine, 27(43), 5982-5988.
Tavaly augusztusban szenzációként járta körbe a világot az a hír, amelyben Mark Post a maastrichti laboratóriumában petri csészében, marha izom-őssejtekből növesztett izomrostokból elkészült az első hamburger. A lombikhúst előállítását propagálók szerint a Föld egyre gyarapodó népességének egyre növekvő húsfogyasztási igényét 2050-re lehetetlenség lesz a ma elfogadott és gyakorolt állattenyésztéssel és húsipari eljárásokkal biztosítani. Az őssejtekből előállított hús, előállítóik szerint, nemcsak az igényt lesz képes fedezni, de számos ökológiai és etikai problémára is megoldást nyújthat, akár az elvi okokból vegetáriánusoknak is a tányérjára kerülhet.
De miért is kellene egy teljesen újfajta terméknek egy, már meglevőt imitálnia? Miért pont hamburger készült a lombikhúsból? A húspótlónak szánt szójának is van értelmesebb elkészítési módja, mint a szójapörkölt. Az Eindhoveni Technikai Egyetem in vitro étkezés (Eating in vitro) projektjének keretén belül különböző dizájnerek engedték szabadon fantáziájukat. A jövő húsfogyasztásával kapcsolatos ötleteikből lássunk most pár ízelítőt.
A biodizájnról pár hónapja már volt szó a polisztirolt potenciálisan kiváltó, gombafonalakból készült csomagolóanyag kapcsán, most lássunk néhány példát élőlények építőipari felhasználására.
Nem kell különösen otthonosan mozogni a különböző nagyipari ágazatokban ahhoz, hogy tisztában legyünk vele, manapság egyre nagyobb hangsúlyt kap az ipari fejlesztésekben a fenntarthatóság: az alapanyagok és a termékek környezettudatos előállításának, a termékek lebonthatóságának fejlesztése, az előállítás, működés és lebontás során az energiafelhasználás és a szennyezőanyag-kibocsájtás minimalizálása.
Az építőipar sem marad ki ebből a vonalból. Az urbanizálódás, valamint az ezzel együtt járó környezeti terhelés, a természetes élőhelyek és a biodiverzitás csökkenése komoly problémát jelent a Föld számos országában. A nagyvárosok vasbeton- és üveg-kolosszusai nem igazán keltik a fenntarthatóság vagy akár a természetközeliség képzetét.